摘要
“一趟钻”技术是实现安全快速钻完井、降本增效的重要途径。柳林煤层气钻井中采用“一趟钻”技术，钻井效率和经济效益明显提高，对已完工的7口L型水平井分析研究表明：合理配置钻探设备、选用适合该地层特征的PDC钻头、实时优化钻井液体系是实现“一趟钻”的基本保证，技术先进、性能良好、持续稳定的定向仪器、优化井眼轨迹及精准地质导向是关键技术，长寿命螺杆、近钻头旋转导向等新技术的应用，必将助力“一趟钻”技术在该地区的普遍实施。
“一趟钻”技术是指使用一只钻头和一套井下钻具优化组合，一次入井钻完一个开次或一个井段全部进尺的钻井技术。具有提高机械钻速、缩短钻井周期、降低钻井成本、减少或避免井下复杂情况等优
“一趟钻”技术是一套系统工程，影响的关键因素主要有：简化的井身结构、高效的钻头、合适的钻井液、耐久的井下工具、精准的井眼轨迹控制等。山西柳林区块煤层气开发的主力井型是定向井和L型水平井，在施工过程中，采用“一趟钻”技术，在降本增效上取得了较好效果。
山西柳林煤层气区块位于山西省西部，河东煤田中部，面积183.824 k
该区块位于河东煤田中部，基本为单斜构造，地层走向从北至南，由北东渐变为南北向，倾向由北西西而西，倾角平缓，一般为5°，断层稀少，发育有宽缓的小褶曲，未见陷落柱及岩浆岩活动，构造属简单类。主力煤层为3、4、8+9号等，分布稳定，标志层较为明显，煤层埋藏深度800 m左右，地层发育比较稳定，有利于“一趟钻”技术的推广应用。
（1）钻井设备。本区内已完工的L型水平井深度多在2000 m以浅，施工中使用的DB30Q型钻机，配备800 kN顶驱，提升能力和回转能力都能满足要求。
（2）钻头。广泛应用的PDC钻头适应性强，在破岩能力、稳定性、持久性方面都有很大的提高，本区地层比较稳定，硬度中等，完全满足滑动钻进要求。
（3）螺杆、MWD仪器。目前普遍使用的螺杆井下工作时间一般都超过200 h，MWD仪器电池寿命也能达到120 h以上。
（4）钻具结构。L型水平井二开直井段—造斜增斜段—稳斜段的施工，所选钻具组合具备直井段、稳斜段防斜稳斜能力，增斜段复合与滑动钻进可调性，钻头具有快速、耐磨等优势，提高了施工效率，可满足一趟钻要求。见
（5）钻井方案。在本区普遍采用三开井身结构（见
图1 井身结构示意
该区煤层气井钻遇地层主要为第四系（Q），二叠系上石盒子组（P2s）、下石盒子组（P1x）、山西组（P1s），埋深浅，压实程度低，地层岩性较软，且区域标志层稳定发育，4号煤层连续分布，地层变化小。见
（1）优选PDC钻头。二开、三开井段均采用个性化设计PDC钻头，采用双排进口脱钴复合片，设计各复合片倾角小，对地层的侵入性更强，耐磨性更强，有力地提高PDC钻头的单只进尺和平均机械钻速。经过现场实践及不断改型，从钻速和耐用2个方面进行优化，提升了钻头的综合性能，取得了良好的效果。
（2）优化轨迹设计。水平井施工前根据设计做好井眼剖面优化，施工过程中不断修正剖面设计的准确性，做到勤调少调，提高剖面符合率，确保轨迹圆滑，提高钻井速度。
（3）优化钻井参数。实钻中通过优化各项钻井参数，可以有效提高机械钻速，提升施工效率：一开、二开井眼大，选用螺杆大，需调整排量>35 L/s，提高携岩能力的同时充分发挥螺杆的作用。三开水平段为煤层，钻进时控制排量15 L/s，能有效防止钻井液冲垮煤层的同时满足携砂能力；转速控制在45 r/min，能有效提高机械钻速，同时减小对螺杆的损伤；三开水平段钻进需根据井下摩阻随时调整钻压，确保有充足的钻压可以作用在钻头上，提高机械钻速。
（4）优化钻具结构。采用PDC钻头+螺杆钻具组合，选用长寿命、大功率螺杆，根据地层特性、井身结构，合理优化钻具组合，增加加重钻杆数量，倒装钻具，减少下部钻具的摩阻，提高定向效率。钻具中加装随钻震击器以提高应对井下事故风险的能力。同时配置高性能随钻测量系统，最大可能提高轨迹控制能力。
（5）优化钻井液体系。不断优化钻井液性能，提高井壁稳定性；细化和优化堵漏措施，在进入漏层前添加堵漏材料预防井漏；在操作上在易漏井段钻进时开泵速度要缓，降低激动压力，适当降低排量，控制机械钻速；针对定向托压问题，在造斜初期及时添加润滑剂，随着井斜的增加逐步增加钻井液中润滑剂的含量，减小钻具摩阻，提高施工效率。
2020年，在柳林区块完成L型水平井7口，累计钻井进尺12746 m。平均机械钻速达21.73 m/h，累计节约钻井周期60.34 d，见
（1）柳林区块地层及井眼轨迹设计等条件满足“一趟钻”施工要求，分开次实现“一趟钻”是完全可以的，能够缩短钻井周期，提高经济效益，三开钻井中潜力巨大。
（2）本区实现“一趟钻”的关键是：①使用技术先进、性能良好、持续稳定的定向仪器；②精细研究地层变化，优化井眼轨迹，精准地质导向。
（3）优选品质优良、适合本区地层特征的PDC钻头，实时优化钻井液体系，平衡井壁压力，保持井眼清洁是实现一趟钻的基本保证。
（4）一趟钻技术是综合的系统工程，在柳林煤层气区块的实施取得了显著的成效，随着长寿命螺杆、近钻头旋转导向等新技术的应用，必将助力“一趟钻”技术普遍实施。
